内容正文:
浮力的综合应用
考点一 浮力的四种计算方法
1.称重法测浮力:F浮=G−F拉
2.压力差法:F浮=F向上-F向下
3.阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排
4.根据物体的状态计算(悬浮或者漂浮):F浮=G物(平衡力)
称重法测浮力:F浮=G−F拉
例1:小明用同一物体进行了以下实验。实验中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息,求:(g取10N/kg)
(1)物体的质量;
(2)物体在水中受到的浮力;
(3)某液体的密度。
(4)计算物体的密度
例2 :如图甲所示在水平桌面上放置底面积为50 cm2的轻质容器,容器中装有水的深度为20 cm,实心均匀圆柱体物体A底面积为25 cm2.用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到弹簧测力计示数F与物体A浸入水中深度h的关系图像如图乙中的实线所示,请回答下列问题.(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)[核心考法]当物体A完全浸没时,物体A受到水的浮力;
(2)[核心考法]物体A体积;
(3)图乙中h1的值;
(4)物体A上表面刚浸入水面,水对容器底部产生的压强;(用两种方法解答)
(5)物体A浸没后,水对容器底部的压力;
(6)[核心考法]物体A的密度;
(7) [计算液体密度]换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图像,求该液体密度.
压力差法:F浮=F向上-F向下
例1如图所示,装有水的烧杯静止放在水平桌面上,正方体物块M浸在水中,物块上表面受到的压力为10 N,下表面受到的压力为20 N,则该物块受到的浮力为_____N.
装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力F的作用下使得底面积为100 cm2的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600 Pa,此时物块M受到的浮力为___N.
如图所示,若正方体物块M与烧杯底部紧密接触(密封),则物块M受到的浮力为______N.
如图所示,重为1.8 N的圆柱体竖直立在水面上,其底面积S=30cm2,圆柱体下表面所处的深度h=5cm,求圆柱体对容器底部压强?(水的密度为1.0×103 kg/m3)
阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排
例1[已知m排液体]当溢水杯装满水后,放在电子秤上,电子秤的示数为600 g,将用细绳悬挂的质量为300 g的金属球浸没在溢水杯中时,溢出100 g的水,如图甲所示,则金属球浸没在水中时,所受的浮力为___N.(g取10 N/kg)
例2:[已知物体排开体积V排 ]
一个在节日放飞的气球,体积是620 m3.这个气球在地面附近受到的浮力为______N.(设地面附近气温是0 ℃,气压是1×105 Pa,g取10 N/kg,空气的密度是1.29 kg/m3)
例3 [由v=sh得V排]如图甲,盛水容器的底面积为100 cm2,将物体放入水中后物体沉底,如图乙所示,水面上升
了5 cm,则物体受到的浮力为______N.
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
例4 把两个完全相同的小球分别放入盛满水、某液体的甲、乙两个溢水杯中,静止时的状态如图所示.甲杯中溢出水的质量是50 g,乙杯中溢出液体的质量是60 g,ρ水=1 g/cm3,则小球的质量是______g,小球的密度为______g/cm3.
物体的状态计算:F浮=G物(平衡力)
例1:真实情境
2023年4月8日,“世纪绿洲”号游轮在重庆首航长江.当给漂浮在江面上的游轮增加3吨货物时,游轮排开江水的体积增加________m3.
(g取10 N/kg,ρ江水=1.0×103 kg/m3)
例2 :模型深挖
如图所示,均匀正方体物块漂浮在液面上,液体的密度为ρ液、物块的密度为ρ物、高为H、底面积为S、浸入液体中的深度为h.证明等式 .
巩固练习
模型1 漂浮模型
例1:如图所示,底面积为1000cm2的薄壁圆柱形容器内盛有20N的水,将一重力为6N,体积为0.001m3的木块A放入水中,木块浸入水中的深度为6cm,如图甲所示;再将一体积为125cm3的合金块B放在A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙所示,求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1) 此时木块A受到的浮力大小;
(2) 木块A的密度;
(3) 图乙中木块A受到的浮力大小;
(4) 合金块B的密度;
(5) 从图甲到图乙的过程中木块A下表面受到的压强的变化量
(6)如图丙所示将合金块B放入水中后液面相对于甲图上升的高度
(7)图丙中容器对水平桌面的压强(忽略容器重).
模型2 下拉模型
例2:如图甲所示,水平放置的薄壁容器(忽略重力)A 的底面积为 300 cm.不吸水的的正方体物体 B 重为6 N、边长为